[发明专利]一种镍基葡萄糖加氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镍基葡萄糖加氢催化剂及其制备方法。该催化剂由主活性组分镍和氧化镍、助剂以及氧化硅和氧化锆组成；主活性组分镍的含量为3‑40wt％，氧化镍含量为35‑72％；助剂含量0.1‑10wt％；氧化硅含量10‑39wt％，其余为氧化锆；其中助剂为钴、铁中的一种或两种。本发明采用微波辅助共沉淀法合成催化剂前驱体浆液，将浆料进一步晶化后进行烘干焙烧、还原钝化制得葡萄糖加氢催化剂。本发明制备的催化剂粒度分布均匀，平均粒径在7‑15μm，该催化剂用于葡萄糖加氢反应，活性高，且使用安全；该制备方法操作简单，批量制备重复性好，成本低。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及用于葡萄糖加氢制山梨醇的新型镍基催化剂及其制备方法。

背景技术

山梨醇又名山梨糖醇，是一种重要的医药、化工、轻工、食品工业原料，在很多领域都有广泛的应用。目前，国际上山梨醇的生产工艺主要有催化加氢法、电解氧化法、发酵法。催化加氢法主要工艺有釜式间歇式加氢、外循环间歇式加氢和管式连续加氢等。釜式间歇式加氢生产工艺是我国生产山梨醇的传统工艺，也是目前采用较多的生产工艺，该工艺普遍采用葡萄糖为原料，在催化剂作用下通过加氢反应制备山梨醇，使用的催化剂主要为各种改性的Raney Ni催化剂或负载型钌催化剂。用钌做催化剂是当今国际上山梨醇加氢催化剂的主流，它是一种比较高效的催化剂，但价格比较昂贵，限制了其使用。而Raney Ni催化剂存在稳定性较差，储存、运输和使用过程中易燃，制备过程对环境污染大等问题。因此，开发价廉、环保、性能稳定的新型葡萄糖加氢催化剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，开发一种价廉、环保、高活性的镍基葡萄糖加氢催化剂。

本发明提供的镍基葡萄糖加氢催化剂是由主活性组分镍和氧化镍、助剂以及氧化硅和氧化锆组成；主活性组分镍的含量为3-40wt％，氧化镍含量为35-72％；助剂含量0.1-10wt％；氧化硅含量10-39wt％，其余为氧化锆；其中助剂为钴、铁中的一种或两种。

所述的镍基葡萄糖加氢催化剂中，优选主活性组分镍和氧化镍的摩尔比为0.2:1-1:1。

助剂优选为钴和铁两种，且钴和铁的原子比为1：1-4:1。

催化剂中硅和锆的原子比优选为2:1-8:1。

本发明上述镍基葡萄糖加氢催化剂优选通过如下制备方法制得：

1)催化剂前驱体滤饼的制备：将锆盐的溶液与溶解有偏硅酸钠和碱性沉淀剂的混合溶液并流加入到溶解有镍盐、助剂盐类及少量聚乙二醇的去离子水溶液的底液中在微波辐射条件下共沉淀，其中沉淀过程保持pH值在7.0～9.0，且沉淀时间在1小时内，所述微波辐射的微波功率为120～550W；沉淀完毕后搅拌老化0.5-6.0h，过滤、洗涤得到催化剂前驱体滤饼；

2)催化剂前驱体滤饼进行晶化：将催化剂前驱体滤饼加入去离子水搅拌均匀，转入高压釜中加热100-160℃，搅拌条件下晶化2.0-48.0h；晶化结束后过滤水洗，70-120℃烘干，300-650℃空气气氛中焙烧得到催化剂前驱体；

3)催化剂前驱体还原钝化：将所述的催化剂前驱体中通入N₂、H₂混合气，控制温度在350～800℃下进行还原2-5h，降温至30-70℃；然后通入氮气与氧气混合气，或空气钝化2-10h后制得镍基葡萄糖加氢催化剂。

本发明还提供了一种上述镍基葡萄糖加氢催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)催化剂前驱体滤饼的制备：

将锆盐溶解到去离子水中得到溶液I；将偏硅酸钠和碱性沉淀剂溶解到去离子水中，得到溶液II；准备底液，底液为溶解有镍盐以及助剂盐类的去离子水溶液，并溶有少量聚乙二醇作为分散剂；聚乙二醇加入量优选为底液总质量的0.1％-2％；